Проект лесосушильного цеха с камерами типа ЛС2-2

τ_суш – продолжительность сушки расчетного материала.

Продолжительность сушки расчетного материала определяется по формуле:

 

τ_суш = τ – (τ_н.п. + τ_квто), ч (4.3)

τ_суш = 104,2 – (6 + 3) = 95,2ч

М_р = = 0,06 кг/с

 

4.2 Определение параметров агента сушки

 

Наиболее точно  тепловой расчет может быть выполнен, если вести его последовательно по всем трем ступеням режима камер периодического действия. Однако это усложняет расчеты. Поэтому обычно ведут расчет по II ступени т.к. по большинству показателей получаются более надежные расчеты.

Агентом сушки  является влажный воздух. Принимаем t₁ и φ₁ по второй ступени режима сушки расчётного материала (по таблице 2.2). Остальные параметры агента сушки на входе в штабель определяются по следующим формулам:

- парциальное  давление пара:

                                                     P_n1=P_н1×φ₁, Па                                                    (4.4)

 

где    P_н1 – давление насыщенного пара при температуре t₁, Па;

φ₁  - степень насыщенности.

P_n1= 49000×0,64 =31360 , Па

d₁- влагосодержание, г/кг сухого воздуха, определяется по формуле:

 

d₁ = 622 х , г/кг, (4.5)

 

 где    P_n1 – парциальное давление, Па;

P_a – атмосферное давление принимается равным 10⁵ Па.

d₁ = 622 х = 284,2 г/кг

- теплосодержание J₁, кДж/кг, определяется по формуле:

 

             J₁=1,0t₁ +0,001d₁ (1,93 t₁ +2490) кДж/кг                                (4.6)

 

J₁=1,0 × 80 + 0,001×284,2 × (1,93 × 80 + 2490) = 831,5 кДж/кг

- удельный объем V_пр1, м³/кг, определяется по формуле:

 

              V_пр1=4,62×10^-6 (273+t₁)(622+d₁) м³/кг                                  (4.7)

 

V_пр1=4,62×10^-6 × (273+80) × (622+284,2) = 1,5 м³/кг

- плотность  воздуха ρ₁, определяется по формуле:

 

                                                ρ₁= , кг/м³                                           (4.8)

ρ₁ = = 0,87 кг/м³

Значения параметров агента сушки на входе в штабель  приведены в    таблице 4.1.

 

Таблица 3.1 - Параметры агента сушки на входе в штабель

Наименование	Обозначение	Единицаизмерения	Значения
Температура	t1	0C	80
Степень насыщенности	φ1	-	0,64
Влагосодержание	d1	г/кг	284,2
Теплосодержание	J1	кДж/кг	831,5
Парциальное давление пара	Pn1	Па	31360
Плотность	ρ1	кг/м3	0,87
Удельный объем	V1	м3/кг	1,5

 

Определение параметров агента сушки на выходе из штабеля  определяется последующим формулам:

- влагосодержание d₂, определяется по формуле:

 

d₂ = d₁+ , г/кг, (4.9)

 

где   d₁ – определено по формуле 4.5, г/кг;

V_пр1 – определено по формуле 4.6;

М_р- определено по формуле 4.2;

V_шт - объем циркулирующего агента сушки, м³/с;

Объем циркулирующего агента сушки в единицу времени в штабеле определяется по формуле:

 

                        V_шт= n ×V_мат×F_ж.шт.,м³/кг,                                           (4.10)  

 

где n – количество штабелей в плоскости, перпендикулярной направлению потока воздуха (для камеры ЛС-2-2  принимаем 2 штабеля);

V_мат – скорость циркуляции по материалу, соответствующая той, которая была принята при определении продолжительности сушки в технологическом расчете. V_мат = 3,0м/с;

F_ж.шт – площадь живого сечения штабеля (свободная для прохода агента сушки), м².

 

F_ж.с. = l ×h × (1 – β_в × β_д), м²,  (4.11)

 

где   l, h – длинна и высота штабеля, м;

β_в, β_д – коэффициенты заполнения штабеля по высоте и длине (были определены в технологическом расчёте).

 

F_ж.с. =6,5×3,0×(1-0,62×1)= 7,41 м²

 

V_шт= 2 х 3,0 х 7,41 = 44,5 м³/с

 

Параметры агента сушки на выходе из штабеля.

Влагосодержание агента сушки на выходе из штабеля определяют по формуле:

d₂ = 368 + = 370 г/кг

Температура сушильного агента на выходе из штабеля, определяется по формуле:

 

t₂ = t₁ - , ^оС,  (4.12)

 

t₂ = 80 – = 63^оС

Теплосодержание J₂, кДж/кг, принимается равным J₁, т.к на протяжении сушки данный показатель не изменяется.

Удельный объем V_пр2, м³/кг, определяется по формуле:

 

                               V_пр2=4,62×10^-6 (273+t₂)(622+d₂) м³/кг                                  (4.13)

 

V_пр2=4,62×10^-6 × (273+63) × (622+370) = 1,54 м³/кг

Плотность воздуха  ρ₁, определяется по формуле:

 

ρ₂= ,кг/м³ (4.14)

 

ρ₂ = = 0,89кг/м³

Парциальное давление на выходе из штабеля, определяется по формуле:

 

                               Р_n2 = , Па                                                 (4.15)

 

Р_n2 = = 37298 Па;

                                     φ₂ = 31360/37298 = 0,84

Значения параметров агента сушки на выходе из штабеля приведены в таблице 4.2.

 

 

 

 

Таблица 4.2 - Параметры агента сушки на выходе из штабеля

Наименование	Обозначение	Единицаизмерения	Значения
Температура	t2	0C	63
Степень насыщенности	φ2	-	0,84
Влагосодержание	d2	г/кг	370
Теплосодержание	J2	кДж/кг	831,5
Парциальное давление пара	Pn2	Па	37298
Плотность	ρ2	кг/м3	0,89
Удельный объем	Vпр2	м3/кг	1,54

 

4.3 Определение  расхода теплоты на сушку

 

Расход тепла  на сушку складывается из затрат тепла  на прогрев материала, испарения  влаги из него и на тепловые потери через ограждение камеры.

Расходы тепла на прогрев 1 м³ древесины для зимних и среднегодовых условий определяется по формуле:

                              q_{пр.1м3 зим} = q_{пр.1 кг. зим.} × p_wн, кДж/м³                                   (4.16)

 

где q_{пр.1кг зим} – затраты тепла на прогрев 1 кг влажной древесины в зимних условиях, кДж/м³; Определяется по диаграмме рис. 3 приложения, как сумма абсолютных теплосодержаний древесины заданной начальной влажности при нагреве от температуры t_{расч.зим}  до температуры t_пр. Температуру t_{расч.зим}  определяю по таблице 32 приложения. Температуру t_пр определяю по таблице 38 приложения в зависимости от толщины и категории режима сушки материала.

p_wн – плотность древесины расчётного материала при заданной начальной влажности, кг/м³. (определяю по диаграмме рис. 4 приложения).

q_пр.1м³ _зим = 400 × 580 = 232000 кДж/м³

q_пр.1м³ _ср = 290 × 580 = 168200 кДж/м³

 

Расход тепла  на начальный прогрев 1 м³ древесины q_пр.1м³, для зимних и среднегодовых условий определяется по формуле:

 

Q_пр= , кВт,  (4.17)

где Г – габаритный объем штабелей, м³ (определён по формуле 3.12 в технологическом расчёте);

β_ф – объемный коэффициент заполнения штабеля расчетным материалом;τ_пр - продолжительность начального прогрева древесины, ч.

τ_пр – продолжительность начального прогрева для расчетного материала,ч.

 

Для зимних условий:

Q_пр = = 784,16 кВт

Для среднегодовых:

Q_пр = = 567,7 кВт

 

Удельный расход теплоты при начальном прогреве, отнесенный к 1 кг испаряемой влаги q_уд, кДж/кг определяется по формуле:

 

q_пр = , кДж/кг   (4.18)

 

Для зимних условий:

q_пр1 = = 1193,4 кДж/кг

Для среднегодовых:

q_пр2 = = 864,2 кДж/кг

4.4 Расход теплоты на испарение

 

Удельный расход теплоты на испарение влаги в  сушилках, где в качестве агента сушки используется воздух, q_исп, кДж/кг:

 

q_исп=1000× - С_в × t_м, кДж/кг  (4.20)

 

где  J₂, J₀ – соответственно теплосодержание воздуха на выходе из штабеля и свежего воздуха, кДж/кг J₂ = 831,5  кДж/кг, J₀ = 46 кДж/кг (при поступлении в камеру воздуха из коридора управления);

d₂, d₀ – влагосодержание воздуха на выходе из штабеля и свежего воздуха, г/кг; d₂ = 370 г/кг, d₀ = 10 г/кг;

С_в – удельная теплоемкость воды, С_в= 4,19 кДж/(кг×⁰C);

t_м   –   температура    нагретой   влаги    в    древесине   принимается равной температуре мокрого термометра t_м для режима сушки расчетного материала, t_м = 60ºС .

Для зимних условий:

q_исп=1000× - 4,19 × 60 = 1930,5 кДж/кг

Для среднегодовых  условий:

q_исп=1000× - 4,19 × 60 = 2008,3 кДж/кг

Расход теплоты  в единицу времени на испарение  влаги для зимних и среднегодовых  условий расcчитываю по формуле:

 

Q_исп= q_исп× М_р  (4.21)

 

Q_исп= 1930,5 × 0,06 = 115,8 кВт,

Q_исп= 2008,3 × 0,06= 120,5 кВт.

4.5 Расчет  тепловых потерь через ограждения

 

Тепловые потери через ограждения сушильной камеры в единицу времени Q_огр, кВт, определяют по формуле:

 

Q_огр = ∑F_i × K_тi × (t_с – t₀) ×С × 10^-3, кВт,  (4.22)

 

где  F_i – площадь ограждений определенного вида (стен, пола, дверей и т.д.), м²;

K_тi – коэффициент теплопередачи соответствующего вида ограждений, Вт/(м²×⁰C);

t_с – температура среды в камере. Определяется как среднее значение температуры на входе и выходе из штабелей, ⁰C;

t₀ – температура наружного по отношению к камере воздуха, ⁰C

 

t_с = , ⁰C,  (4.23)

 

где t₁ – температура сушильного агента на входе в штабель, ⁰C;

t₂ – температура сушильного агента на выходе из штабеля, ⁰C;

t_с = = 71,5⁰C

Для боковой  стены:

Q^з_огр = 46,2 × 0,27 × (71,5– 20) ×2 × 10^-3 = 3,85 кВт;

Q^ср_огр = 46,2 × 0,27 × (71,5 – 20) × 2 × 10^-3 = 3,85 кВт

Для торцевой стены  со стороны дверей:

Q^з_огр = 10,2 × 0,27 × (71,5 – 20) × 2 × 10^-3 = 0,85 кВт;

Q^ср_огр = 10,2 × 0,27 × (71,5 – 20) × 2 × 10^-3 = 0,85 кВт

Для торцевой стены  со стороны коридора управления:

Q^з_огр = 25,4× 2,27 × (71,5 – 20) × 2 × 10^-3 = 17,8 кВт;

Q^ср_огр = 25,4 × 2,27 × (71,5 – 20) × 2 × 10^-3 = 17,8 кВт

 

Для двери:

Q^з_огр = 15,3 × 0,4 × (71,5 – 20) × 2 × 10^-3 = 1,9 кВт;

Q^ср_огр = 15,3 × 0,4 × (71,5 – 20) × 2  × 10^-3 = 1,9 кВт

Для потолка (верхняя  секция):

Q^з_огр = 95,3 × 0,27 × (71,5 – 20) × 2 × 10^-3 = 7,9 кВт;

Q^ср_огр = 95,3 × 0,27 × (71,5  – 20) × 2 × 10^-3 = 7,9 кВт

Для пола:

Q^з_огр = 76,8 × 0,135 × (71,5 – 2) × 2 × 10^-3 = 4,3 кВт;

Q^ср_огр = 76,8× 0,135 × (71,5 – 10) × 2 × 10^-3 = 3,8 кВт

 

Суммарные тепловые потери через ограждения сушильной камеры составляют:

 

                                                    Q^з_огр = ∑Q^з_огр, кВт                                             (4.24)

 

Q^з_огр = 3,85 + 0,85 + 17,8 + 1,9 + 7,9 + 4,3= 36,6  кВт;

Q^ср_огр = 3,85 + 0,85 + 17,8 + 1,9 + 7,9 + 3,8= 36,1 кВт

 

                                    q^з_огр = , кДж/кг                                         (4.25)

 

q^з_огр = = 915 кДж/кг;

q^ср_огр = = 902,5 кДж/кг

 

                                   q^з1_огр = q^з_огр × М₁м³, кДж/кг                      (4.26)

 

q^з1_огр = 915 × 194,4 = 177876 кДж/м³;

q^ср1_огр = 902,5 × 194,4 = 175446 кДж/м³

 

q_{суш. з} = (q_пр + q_исп + q^з_огр) × C₁, кДж/кг (4.27)

q^з_суш. = (1193,4 + 1930,5 + 915) × 1,2 =4846,7  кДж/кг;

q^ср_суш = (864,2 + 2008,3 + 902,5) × 1,2 = 4530  кДж/кг

 

 

4.6 Определение расхода теплоносителя

 

Определяю часовую  и годовую потребность цеха в  паре

Максимальный  расход пара в секунду в период прогрева и сушки определяется по формуле:

 

                                    М₁^пр_. = , кг/ч,                     (4.28)

 

                                      М₁^суш_. = , кг/ч,                  (4.29)